摘  要：以野生型拟南芥及NOXh突变体(A2、A4)和超表达株系（0E-26-2-2、0E-26-6-3、OE-26-6-7、OE-37-4）为材料，探讨41 ℃高温胁迫后，转基因与野生型拟南芥中，过氧化氢酶(CAT)活力、超氧化物歧化酶（SOD)活力、过氧化物酶(POD)活力、脯氨酸(Pro.)含量及丙二醛(MDA)含量的变化，以探究NOXh基因是否能够提高植物的抗逆性。结果显示，胁迫前，突变体株系中SOD、POD和CAT的活力以及Pro.的含量都小于野生型株系内含量，各生理指标即可表示为：突变体型拟南芥<野生型拟南芥<超表达拟南芥；而丙二醛含量正好相反，在突变体株系中含量最多，超表达株系内含量最少。经41 ℃高温胁迫处理后，五种生理指标的含量普遍升高，SOD、CAT、POD活力及pro.含量的变化，是突变体最小，超表达株系最明显，即突体型拟南芥<野生型拟南芥<超表达拟南芥；丙二醛含量的变化则是突变体最为明显，超表达株系变化最小。因此，上述实验结果表明NOXh基因能显著提高植株的抗性，植株缺失该基因，其抗逆性显著降低。关键词：高温胁迫；转基因；野生型；拟南芥

The Impact of High Temperature Stress on the Growth of Transgenic and Wild-type Arabidopsis

Abstract: With wild-type Arabidopsis and NOXh mutant strain (A2, A4) and ultra expression (0E-26-2-2，0E-26-6-3，OE-26-6-7，OE-37-4) as the material, after 41 ℃ high temperature stress, transgenic and wild-type Arabidopsis, Superoxide dismutase (SOD) activity and Catalase (CAT) activity, Peroxidase (POD) activity and Proline (Pro) content and Malondialdehyde (MDA) content changes, in order to investigate whether NOXh gene can improve the resistance of plants. Before, according to the results of stress, the mutant strain of SOD, POD and CAT activity and Pro. The content is less than the wild type strain within the content, the physiological indexes can be expressed as: Arabidopsis mutations size < wild-type Arabidopsis < over-expression Arabidopsis thaliana; The Malondialdehyde content on the contrary, most abundant in the mutant strain, super express is least in the strain. After 41 ℃ high temperature stress treatment, the content of five kinds of physiological indexes rise generally, SOD, CAT, POD activity and pro. The change of the content, mutant is minimum, the most obvious, over-expression strain that mutant Arabidopsis < wild-type Arabidopsis < over-expression Arabidopsis thaliana; The change of Malondialdehyde content is mutant is most obvious, over-expression of minimum strain change. Therefore, the experimental results show that NOXh gene can significantly improve the resistance of the plant, plant lack the gene, its resistance significantly reduced.

Key words: High temperature stress; Genetically modified; Wild type; Arabidopsis thaliana

   引言

近些年，由于人类对环境的恶意破坏，如温室气体的大量排放，使得全球的气候受到了严重影响，导致高温天气越来越频繁。短期的持续高温胁迫可破坏农作物的正常生长，使其严重减产。研究表明，高温胁迫可对植物的生长造成一定的伤害，高温胁迫程度的不同，对植物的伤害机制及伤害程度也不同[1]。植物体周围环境缓慢的升温，会逐渐使植物体内的各种酶失去生物活性，抑制正常的蛋白质的合成，进而破坏细胞的结构，使细胞的某些功能丧失，严重时可导致细胞死亡。如果庄稼在收获前连续遭遇高温胁迫，就会严重影响到果实的产量和品质[2]。因此，提高作物的抗高温能力在保障我国农业经济的可持续发展和粮食安全方面具有一定的重要意义。

在干旱、高温、盐分胁迫等逆境条件下，植物体内就会产生一类抑制其生长发育的激素--脱落酸（ABA），使其能够适应该逆境环境，以增强植物的抗逆性。脱落酸不仅能够诱导NADPH氧化酶基因的表达，而且使活性氧（ROS）积累。ROS包括超阳阴离子自由基、过氧化氢（H2O2）、氢氧根离子OH- 等。正常情况下，植物体内ROS的产生和清除处于动态平衡状态，低浓度时可作为信号分子，参与细胞增殖、分化、凋亡以及对逆境的适应[3]。但是，当植物遭受环境胁迫（如干旱、高温、低温水涝）时，此平衡就会被破坏，导致ROS积累过多，特别是叶绿体和线粒体产生的自由基从而使膜脂中的不饱和脂肪酸发生过氧化作用，膜脂过氧化作用中产生的自由基不仅会连续诱发膜脂过氧化作用，而且还可以使蛋白质脱H+而产生蛋白质自由基，使蛋白质分子发生链式聚合，从而使细胞膜变性，最终导致细胞损伤、衰老或死亡[4]。然而相应地植物体内也有一系列的由保护酶（SOD、CAT、POD）和渗透调节物质组成的抗氧化防御系统能够消除这些活性氧自由基，同时又能保护细胞内生物大分子，使其结构不受破坏，从而减轻超氧阴离子自由基对细胞的损伤[5]。